物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在北方地區(qū)園林綠化管理中的應(yīng)用

栗蘇童

（英國(guó)倫敦瑪麗女王大學(xué)，英國(guó) 倫敦 E14NS）

1 北方地區(qū)園林綠化管理現(xiàn)狀分析

1.1 北方地區(qū)氣候特點(diǎn)

中國(guó)北方地區(qū)基本處于北緯33度線以北，以溫帶季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎瑢儆诎霛駶?rùn)半干旱地區(qū)，四季分明。年降水量小于800 mm，降水量季節(jié)分配不均勻。冬季寒冷干燥，春季多風(fēng)沙，冬春季降水量少；夏秋高溫多雨，降雨多在夏秋季節(jié)，7、8月份降雨最為集中。北方這種氣候特點(diǎn)易造成旱澇災(zāi)害的發(fā)生。冬季寒冷，夏季炎熱，氣溫的年較差大，氣溫日較差亦大。

1.2 北方園林綠化管理現(xiàn)狀

北方園林綠化管理主要包括澆水、施肥、除草、病蟲害防治、防寒等。不同的園林植被所呈現(xiàn)的生態(tài)習(xí)性以及其自身的特征也是不同的，若想讓園林植物健壯的生長(zhǎng)，以及高效的發(fā)揮出其本身的綠化效果，則要對(duì)其生長(zhǎng)條件展開研究，以創(chuàng)建出適合于生長(zhǎng)的環(huán)境。當(dāng)前，在園林綠化管理中，主要存在以下幾個(gè)方面的問題：其一，綜合管理難。目前仍較多的管理運(yùn)用的是傳統(tǒng)方式的分區(qū)專項(xiàng)管理，若想實(shí)現(xiàn)集中管理模式仍有難度；其二，未能做到規(guī)范化養(yǎng)護(hù)。現(xiàn)階段在進(jìn)行園林綠化常規(guī)性養(yǎng)護(hù)方面，高達(dá)九成的養(yǎng)護(hù)者仍舊是憑著往期經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施肥和澆灌等事項(xiàng)；其三，當(dāng)前養(yǎng)護(hù)成本較高。當(dāng)正式實(shí)施綠化工程之后，由于其養(yǎng)護(hù)面積偏大且分布區(qū)域廣泛，故而在人工方面需求也就多些，比如說日常巡查及維護(hù)等管理事宜就要大量人工完成，尤其是在未結(jié)合科學(xué)數(shù)據(jù)處理的條件下，顯得人工效率偏低，致使成本偏高。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在園林管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在園林綠地中創(chuàng)建各傳感點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)綠化園林生長(zhǎng)環(huán)境的空氣質(zhì)量、溫/濕度數(shù)值變化情況以及土壤中所含水分狀況等，在后臺(tái)以科技數(shù)據(jù)處理的形式展開分析，以此來實(shí)現(xiàn)全面智能化的園林管理，從中可呈現(xiàn)出智能化灌溉以及智能化預(yù)警和分析，甚至能做到線上專家針對(duì)性指導(dǎo)等功用，充分體現(xiàn)了新時(shí)代園林管理的智能化、信息化、可視化。

2.1 園林管理中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景廣闊，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)改變我們的生活。首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展可以帶動(dòng)相應(yīng)的與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的所有產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，這是未來全世界的科技和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的一個(gè)重要?jiǎng)恿?；其次，物?lián)網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)足以提高我們的生活質(zhì)量；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展可以讓我們的日常生活變得更加方便。在現(xiàn)代世界，每個(gè)所存在的物體都可以具備一定的智能，可以自動(dòng)完成某些以往需要人類思維干預(yù)才能達(dá)成的事情。

園林植物種類眾多，對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境的要求也有所差異，在日常管理中，要根據(jù)周邊環(huán)境及植物特征對(duì)園林植物做好區(qū)別管理，工作量較大，操作較復(fù)雜。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)管理區(qū)域內(nèi)的每種植物進(jìn)行拍照然后分類，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，只要在系統(tǒng)中輸入植物的名稱，就會(huì)得到相應(yīng)的管理方案。與此同時(shí)，利用傳感器，管理人員可以隨時(shí)掌握管理中存在的各種問題，及時(shí)進(jìn)行處理，大大提高了管理效率。

園林管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠自動(dòng)連接上網(wǎng)的無線傳感器設(shè)備；（2）無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了低功耗并且獲得所檢測(cè)環(huán)境的數(shù)據(jù)；（3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源信息的共享；（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸連接方便。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在園林管理中的主要應(yīng)用模式

2.2.1 土壤濕度監(jiān)測(cè)

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)設(shè)出用于澆灌作業(yè)的系統(tǒng)，并在綠化區(qū)域設(shè)置多種類型的傳感點(diǎn)，便于可以對(duì)園林植被生存的空氣環(huán)境、溫/濕度數(shù)值變化情況以及土壤中所含水分狀況等得到全面感知。在前端設(shè)備的運(yùn)作下反饋到管理平臺(tái)，管理人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，分析應(yīng)當(dāng)何時(shí)灌水、灌水量保持多少可以滿足園林植物當(dāng)前階段的生長(zhǎng)需求。并運(yùn)用后臺(tái)所累積的數(shù)據(jù)信息展開分析，針對(duì)不同種類綠化植被的習(xí)性來擬定出具體的灌溉策略，根據(jù)園林植物種類不同，預(yù)先設(shè)置好每種植物相對(duì)應(yīng)的上下限閾值，當(dāng)傳感器數(shù)值低于或高于設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出告警信息，提示管理人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操控處理。

2.2.2 土壤肥力監(jiān)測(cè)

在園林綠化管理中，土壤肥力信息的監(jiān)測(cè)、采集與處理是不可或缺的重要環(huán)節(jié)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于土壤肥力監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地測(cè)定土壤中養(yǎng)分和肥料的含量，從而有效地指導(dǎo)施肥，使肥料得到更高效的利用。 分布在土壤中的大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換，提高了園林綠化管理中土壤肥力信息采集、監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度。

2.2.3 病蟲害防治

在管理區(qū)域內(nèi)安裝攝像裝置，有了物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，能對(duì)植被生長(zhǎng)狀況及其生長(zhǎng)區(qū)域周邊的一些情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)控與預(yù)測(cè)分析，尤其是在植被病蟲害方面?？梢约皶r(shí)向管理者傳達(dá)綠化植物相關(guān)信息，同時(shí)還可反饋相應(yīng)的處置方案，或者是智能性的展開針對(duì)病蟲害的治理舉措。比如說當(dāng)天色變暗時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)得到感知并自動(dòng)開啟燈光捕殺設(shè)備。而且，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用下可準(zhǔn)確獲取植物病蟲害實(shí)際狀況和數(shù)據(jù)信息，那么管理者也就能及時(shí)且針對(duì)性地展開防治措施。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)主要分為五個(gè)模塊，根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)的架構(gòu)。系統(tǒng)的功能模塊可以分為六個(gè)模塊，分別是：用戶登錄模塊、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊、植物光照強(qiáng)度模塊、土壤濕度模塊、WiFi模塊和土壤肥力模塊。用戶登錄模塊的主要功能包括用戶的賬號(hào)管理、溫度設(shè)定、濕度和光照強(qiáng)度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和對(duì)硬件的控制；環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊的主要功能包括加熱降溫功能，監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)功能；濕度檢測(cè)監(jiān)測(cè)模塊的主要功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，超過相對(duì)應(yīng)的閾值則會(huì)自動(dòng)打開水泵加水或打開風(fēng)扇減濕；植物光照強(qiáng)度模塊的主要功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，超過相對(duì)應(yīng)的閾值則會(huì)自動(dòng)打開或關(guān)閉燈照；WiFi控制模塊主要功能包括信號(hào)傳輸功能。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

圖1 園林養(yǎng)護(hù)智能管理系統(tǒng)圖

2.3.1 用戶模塊

實(shí)現(xiàn)用戶的登錄，用戶登錄后可以進(jìn)入到自己的界面。該界面存在兩種模式，一種為數(shù)據(jù)模式，可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)，另一種模式下，則可以對(duì)相對(duì)應(yīng)的硬件進(jìn)行操作。

2.3.2 WiFi模塊

Esp8266設(shè)置為STA模式，并且在代碼上記錄自己的熱點(diǎn)名稱和密碼，以便在開啟WiFi狀態(tài)下可以自動(dòng)鏈接上網(wǎng)。在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下進(jìn)行服務(wù)器的自動(dòng)鏈接，鏈接成功后將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器內(nèi)。

2.3.3 溫度模塊

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)溫度傳感器采集的信息，在上傳到服務(wù)器后，通過服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫保存。在溫度存在于相對(duì)應(yīng)設(shè)置的閾值內(nèi)的時(shí)候則不會(huì)觸發(fā)芯片對(duì)設(shè)備進(jìn)行操控，如果溫度低則會(huì)打開電燈進(jìn)行加溫，過高則會(huì)打開風(fēng)扇進(jìn)行降溫。

2.3.4 濕度模塊

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)土壤濕度傳感器采集的信息，在上傳到服務(wù)器后，通過服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫保存。在濕度存在于相對(duì)應(yīng)設(shè)置的閾值內(nèi)的時(shí)候則不會(huì)觸發(fā)芯片對(duì)設(shè)備的操控，如果濕度低則會(huì)打開水泵進(jìn)行加濕，過高則會(huì)打開電燈進(jìn)行減濕。

2.3.5 光照強(qiáng)度模塊

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)光敏電阻傳感器采集的信息，在上傳到服務(wù)器后，通過服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫保存。在光照存在于相對(duì)應(yīng)設(shè)置的閾值內(nèi)的時(shí)候則不會(huì)觸發(fā)芯片對(duì)設(shè)備的操控，如果光照低則會(huì)打開電燈進(jìn)行光照，過高則會(huì)關(guān)閉電燈減少光照。

2.3.6 土壤肥力模塊

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)土壤肥力傳感器采集的信息，在上傳到服務(wù)器后，通過服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫保存。在土壤肥力存在于相對(duì)應(yīng)設(shè)置的閾值內(nèi)的時(shí)候則不會(huì)觸發(fā)芯片對(duì)設(shè)備的操控，如果土壤肥力低則會(huì)打開水肥一體水泵進(jìn)行施肥。

3 結(jié)束語

本文基于環(huán)境感知技術(shù)、遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等多種現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，共同實(shí)現(xiàn)園林管理中數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程管控，可達(dá)到綜合管理、管理規(guī)范、管理成本低的園林管理智能管理目標(biāo)，從而提高園林管理科學(xué)自動(dòng)化水平，在提升工作者實(shí)際工作效率以及縮減成本方面均有效，全面實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代園林的統(tǒng)一、科學(xué)化的管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市園林管理中的應(yīng)用面臨著監(jiān)控管理范圍廣、一次性投入大的問題，這也是為什么物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在該領(lǐng)域推進(jìn)緩慢的原因。隨著城市管理智慧化的不斷提升，城市設(shè)施管理不斷納入智能化管理的范疇，包括市政設(shè)施、環(huán)衛(wèi)管理等內(nèi)容。智能化路燈、智能化井蓋已在逐步推廣，園林管理的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以與其結(jié)合實(shí)施，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多能，有效地降低投資成本、人員管控成本。針對(duì)園林管理范圍廣的問題，數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以以點(diǎn)帶面，按照概率理論就一苗木、同一地段合理設(shè)置傳感器，針對(duì)環(huán)境狀況以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，且通過數(shù)據(jù)反饋能夠精準(zhǔn)和高效地呈現(xiàn)出園林生態(tài)環(huán)境的真實(shí)狀況與變化趨勢(shì)。

與傳統(tǒng)方式的園林管理養(yǎng)護(hù)比較，以往都是依靠人工作業(yè)及往期經(jīng)驗(yàn)來操作，時(shí)常受管理者的素養(yǎng)和專業(yè)能力高低而影響，會(huì)出現(xiàn)一些管理舉措不夠恰當(dāng)或者不及時(shí)等現(xiàn)象。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在園林管理中得到廣泛應(yīng)用后，可以有效解決傳統(tǒng)園林管理難題，從而實(shí)現(xiàn)智能化管理、決策、調(diào)控，讓管理人員在具體管理期間有效提升其管理的效率，同時(shí)對(duì)病蟲害防治、園林修剪等人工干預(yù)較強(qiáng)的領(lǐng)域提供便捷的數(shù)據(jù)支持。而且通過移動(dòng)終端的管理方式，讓管理人員能輕松在設(shè)備界面上進(jìn)行簡(jiǎn)便的智能化操作管理，體現(xiàn)了實(shí)時(shí)性和智能性優(yōu)勢(shì)，對(duì)園林生長(zhǎng)狀況實(shí)施遠(yuǎn)程化管理，大幅度縮減了能源與人工的成本。